這次的題目,有階乘的概念,符號就是「!」,比如5! = 1 × 2 × 3 × 4 × 5,也就是由1開始逐個數數到5,把各數乘起來的結果。這些數一般都是很大的,平常的計算機很少能做到100!,因為那樣的數已超過了150個位,平常的計算機許多都只有99個位。這樣要了解這些結果的各位數,會不會很困難?今次的題目也就提到這個。

問題:試求1! + 2! + 3! + ... + 2010!的十位數。

答案:觀察到當中一直發展下去時,比如到了6! = 1 × 2 × 3 × 4 × 5 × 6那個項,就有5和2作為因數,於是會有10作為因數,從而會想起,只要那個項裏,有5和2作為因數的話,乘起來就有個0在該項的右方,比如6! = 720,或者是5! = 120之類。

這樣看來,到了10!的項,就有兩個5和2作為因數,於是這個項之後,都至少有兩個0在右方,不會影響之前的項加起來的十位數。

也就是說,整個數的十位數,只跟1! + 2! + 3! + ... + 9!有關。這些數仔細加起來,單看個位與十位的話,就是1 + 2 + 6 + 24 + ...20 + ...20 + ...40 + ...20 + ...80 = ...10。

因此十位數是1。

解題過程中,主要是留意到哪些十位數不需要計算很多個項才知道。懂得分解每項的因數出來,就會發現5和2作為因數,會特別地影響到該項有多少個0在右方。簡單來說,就是到了第十項或之後,就不會再影響到十位數了,於是計法就很簡單。

問題當中,由於階乘的結果多數大到難以計算,尤其是奧數裏不能用計算機,於是往往令人困惑,究竟如何了解這麼大的數,各個位是怎樣。這點迷霧之中,可以先由清晰的部分開始想,就是先由簡單的頭幾個項開始了解,那樣就漸漸找到了線索。

事實上,數學解難之中,其中一個重要的技巧就是在遇到一些數字很大的情況時,先用數字小的去了解規律,然後嘗試把策略推廣到數字大的情況上。比如題目裏的2010!的項,數字大得很,那樣就先由5!開始,那樣至少可以連準確值都算得出來,規律就清晰可見得多。又或者,調整一下問題,先去問個位,那樣就更快看到規律來。

看數學題目,有時也有詳解,但多數題解都寫得比較精巧,邏輯上固然是準確的,但怎樣想出那個答案來,或者在嘗試的階段,如何有一點較豐富的想法,這些都比較少在詳解之中提到。

解題的難處,往往是未有答案之時,怎樣加深對題目情景的了解,在嘗試中怎樣可以多點策略。這些可能只是零碎的想法,或者聯想之中,有些可能的關係,又有待證實。

在猜想、證明與反證之中,會增添了對題目的認識,有時未必可以完全解決得了整個問題,但可能可以解決一些特殊的情況。或者也可以在增減一些條件之後,解決了另一些類似的問題。

做題目的過程中,做得到有成功感是好的,未解到時,就代表當中隱藏了一些自己未想通的事,在看詳解的時候,就會令自己想通多一點,這是能力增長的原因。即使沒看答案,也能累積到各樣嘗試之後猜想的結果,這也有助解決其他問題。若果夠勤力,態度夠好,日子久了,累積的東西也會有些部分突然豁然匯通起來,能力也會有跳躍式的增長。這點經歷,也是很多勤力的人的經驗之談。

要是有時未找到什麼好方法去學數學,或者解難,那就先找些相關的東西,勤力一陣子,也是好的。

◆ 張志基

簡介:奧校於1995年成立,為香港首間提供奧數培訓之註冊慈善機構(編號:91/4924),每年均舉辦「香港小學數學奧林匹克比賽」,旨在發掘在數學方面有潛質的學生。學員有機會選拔成為香港代表隊,獲免費培訓並參加海內外重要大賽。詳情可瀏覽:www.hkmos.org。

◆香港數學奧林匹克學校